第4章接口设计概述
第4章4.5-4.7接口技术
WR
CLK GATE OUT 3
2014/06
2
1
0 FF 3
2
1
0 FF
《新编微机原理与应用》—中国电力出版社
3. 计数输出时，改变计数初值不影响本次计数；只有GATE 为高后，才以新的计数初值计数，即计数值是下次有效 的。
CW=12 LSB=3 LSB=4
WR
CLK GATE OUT 3
2014/06
《新编微机原理与应用》—中国电力出版社
CW=16 LSB=5
WR
CLK GATE 1 OUT 5
N=5,奇数
(N-1)/2,低电平
(N+1)/2,高电平
4
2
5
2
5
4
2
5
2
5
2014/06
《新编微机原理与应用》—中国电力出版社
2.GATE为0停止计数，GATE上升沿重新启动计数周期；
2014/06
《新编微机原理与应用》—中国电力出版社
§4.5.3 8253A控制字及工作方式
用来存放CPU写入8253的方式选择控制字。
2014/06
《新编微机原理与应用》—中国电力出版社
§4.5.4 8253A初始化编程
1、8253的控制命令 在8253的初始化编程中，由CPU向8253的控制寄 存器输出一个控制字，用来选择计数器，设定工作方 式和计数格式。
4
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
2
2
2
2
2
2
《新编微机原理与应用》—中国电力出版社
⑤.工作方式4 — 软件触发方式
1.计数由软件启动，每设置一次初值，只启动一次计数过程；
第4章-5G无线接入网和接口协议图文图文课件
图4-4 gNB逻辑节点和接口
4.2.1 NG接口
NG接口是一个逻辑接口，规范了NG-RAN节点与不同制造商提供的核心网 AMF(Access Mobility Function，接入和移动管理功能)节点和UPF(User Plane Function，用户平面功能)节点的互连，同时分离NG接口无线网络功能和传输网络功 能。
NG接口分为NG-C接口(控制面接口)和NG-U接口(用户面接口)两部分。 从任何一个NG-RAN节点向5GC连接可能存在多个NG-C逻辑接口，然后通过 NAS(Non-Access Stratum，非接入层)节点选择功能确定NG-C接口。从任何一个NGRAN节点向5GC连接也可能存在多个NG-U逻辑接口。NG-U接口的选择在5GC内完成，并 由AMF发信号通知NG-RAN节点。 1．NG-U NG用户面接口(NG-U)在NG-RAN节点和UPF之间定义。NG接口的用户面协议栈如图4-5 所示。传输网络层建立在IP传输层之上，GTP-U用于UDP / IP之上，以承载NG-RAN节 点和UPF之间的用户面PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)数据。 2．NG-C
第4章 80C51单片机IO端口及应用最终
24
参考程序：
#include <reg51.h> void main(void) { unsigned char i; P2=0xff; for(;;) { i=P2; P1=i; } }
25
4.6单片机I/O口控制电磁继电器
在控制系统中，常常存在电子电路与电气电路的互 相连接问题，需要电子电路控制电气电路的执行元件， 例如电动机、电磁铁、电灯等，同时实现电子线路与电 气电路的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，继电 器在其中起了重要的桥梁作用。
控制
T1
内部总线 写锁存器 读引脚
D P0.x Q 锁存器 Q
BUF2
MUX
P0.x引脚 T2
图4-1 P0口的位电路结构
4
2．P0口工作原理 （1）P0口作为地址/数据总线分时复用口
当80C51单片机外部扩展存储器或者I/O接口芯片，需要 P0口作为地址/数据总线分时使用时，“控制”信号输出高 电平；转换开关MUX 将T2与反相器输出端接通，同时“与 门”开锁，“地址或数据”信号通过与门驱动T1管，并通过 反相器驱动T2管，使得P0.x引脚的输出状态随“地址/数据” 状态的变化而变化。具体输出过程如下。
注意，当P0口作输出口使用时，输出级属开漏电路，在 P0.x引脚应外接上拉电阻。
6
② P0口作为I/O口输入时，端口中的两个三态缓冲器用于读 操作。有2种读操作：读锁存器和读引脚。
“读引脚”：当执行一般的端口输入指令时，引脚上的外部 信号既加在三态缓冲器BUF2的输入端，又加在场效应管T2 漏极上，若此时T2导通，则引脚上的电位被钳在0电平上。 为使读引脚能正确地读入，在输入数据时，要先向锁存器置 “1”，使其Q反端为0，使输出级T1和T2两个管子均被截止， 引脚处于悬浮状态；作高阻抗输入。“读引脚”脉冲把三态 缓冲器打开，于是引脚上的数据经缓冲器到内部总线；
第4章 控制系统及接口设计(4接口设计)
5
控制系统及接口设计-接口设计
（地址总线驱动）8212 8位并行I/O接口 8212用于数据传输，具有8位并行数据寄 存器和缓冲器，有供产生中断用的服务请 求触发器，输入负载电流小，最大为 0.25mA，三态输出，最大输出电流15mA， 输出高电平为3.65V，能直接与080A， 8085ACPU相连接，寄存器异步清零，+5V 电源，电源和输出电压-0.5-+7V，输入电 压-0.5-+5.5V，工作电流130mA。
5
控制系统及接口设计-接口设计
5
控制系统及接口设计-接口设计
5
控制系统及接口设计-接口设计
5
控制系统及接口设计-接口设计
z80CPU的存储器及I／O口扩展举例
5
控制系统及接口设计-接口设计
二、I/O接口扩展
1.地址译码器的扩展
扩展I/O接口必然要解决I/O接口的端口 （寄存器）的编址和选址问题。每个通用接口 部件都包含一组寄存器，一般称这些寄存器为 I/O端口。
5
控制系统及接口设计-接口设计
z80-接口设计
三、模拟量的采样与处理
模拟量输入通道可完成模拟量的采集并将它转换 成数字量送入计算机的任务。依据被控参量和控制要 求的不同，模拟量输入通道的结构形式不完全相同。 目前普遍采用的是公用运算放大器和A/D转换器的结构 形式，其组成方框图如图5-32所示。
5
控制系统及接口设计-接口设计
由于与CPU一起使用的存储器不只一个，这就产生选 片问题。一般采用译码器来选片。图4-14为3-8译码器 74LSl38的引脚配置。该芯片有三个片选端G1、G2A、G2B。 当G1＝1，G2A＝0，G2B＝0时，芯片才被选通，否则输出 均为高电平。A、B、C为三位输入端。输出端的逻辑功能 如表4-6所示。
《软件工程》第4章软件总体设计
《软件工程》第4章软件总体设计软件总体设计是软件工程的一个重要环节，它涉及到软件系统的整体结构和架构的定义，以及软件模块之间的关系和接口的设计。
软件总体设计的目标是确保软件系统能够满足用户需求，并且具有高性能和可扩展性，同时保证系统的可维护性和可测试性。
软件总体设计的过程包括以下几个步骤：1.确定系统的功能需求：根据用户需求和系统分析的结果，定义系统应该具备的功能和特性。
2.划分系统结构：将系统划分为多个模块和子系统，确定各个模块之间的关系和层次结构。
3.定义模块接口：对每个模块定义清晰的接口，包括输入参数、输出参数和功能描述，以便模块之间的协作和集成。
4.设计系统架构：选择合适的架构风格和模式，确定系统的整体结构和组成，包括数据流、控制流和模块之间的通信。
5.设计数据结构和算法：根据系统需求和性能要求，设计合适的数据结构和算法，以满足系统的功能和性能要求。
6.设计系统界面：设计系统与用户和外部系统的界面，包括图形界面、命令行界面和数据交换接口。
7.考虑系统安全性和可靠性：在设计阶段考虑系统的安全性和可靠性需求，设计对应的安全和可靠性机制。
8.进行评审和验证：对软件总体设计进行评审和验证，确保设计的可行性和完整性。
软件总体设计的核心是系统架构设计，系统架构设计要考虑系统的功能需求、性能要求、可扩展性、可维护性、可测试性等因素。
常用的软件架构风格包括层次架构、客户端-服务器架构、分布式架构、面向服务的架构等。
选择合适的架构风格可以提高系统的灵活性和可维护性。
在软件总体设计过程中，还需要考虑到软件的适应性和可移植性。
软件应该能够适应不同平台和操作系统的要求，并能够方便地移植到其他环境中。
为了提高软件的可移植性，可以采用标准化的接口和协议，避免使用具体的硬件和操作系统依赖。
此外，软件总体设计还需要考虑到系统的可维护性和可测试性。
软件系统通常需要进行修改和维护，因此设计时需要考虑到系统的可扩展性和模块之间的解耦。
软件工程导论第四章 概要设计
模式4：共享数据模式
共享数据系统以一个或多个数据库 / 数据仓库为中心进行 组织，其它部件可以从中读写存储的数据。共享数据系统还 提供并发访问、容错处理、访问权限控制等功能。 典型的共享数据系统包括： a. 数据库 b. 知识库 c. 源代码控制程序
模式5：信息系统模式
现代信息系统平台模式，主要考虑B/S模式。 B/S模式的三层：表示层（presentation），业务 层（business），和数据存储层（data access） 。 B/S模式的优点： a. 架构简化了客户端。它无需象C/S模式那样在 不同的客户机上安装不同的客户应用程序，而只需安 装通用的浏览器软件。 b. 简化了系统的开发和维护。 c. 使用户的操作变得更简单。 d. 特别适用于网上信息发布 。
第四章 概要设计
•4.1软件体系结构 •4.2概要设计任务与步骤 •4.3软件设计的基本概念 •4.4面向数据流的设计方法 •4.5面向数据结构的分析设计方法 •4.6概要设计文档评审
概要设计
一是要覆盖《需求规格说明书》的全部内容, 二是要作为指导详细设计的依据。
概要设计注重于宏观上和框架上的设计，它是软 件系统的总体结构设计、全局数据库(包括数据结 构)设计、外部接口设计、功能部件分配设计、部 件之间的接口设计。 概要设计又称为架构设计。 • 用于描述系统最顶的结构和组织形式，标识出软 件的各个组成部分。
2．子系统和模块的区别 （1）一个子系统独立一个构成系统，不依赖 于其他子系统提供的服务。 （2）一个模块通常是一个能提供一个或多个 服务的系统组件。 3．体系结构设计的结果 体系结构设计过程的结果是一个体系结构 的设计文档。
4.1软件体系结构 4.1.1概述
4．体系结构模型 （1）静态结构模型 将子系统或组件作为一个个独立的单元来开发 （2）动态过程模型 给出系统在运行时的过程组成。它与静态模型不 同。 （3）接口模型 定义每个子系统从他们的公共接口能得到的服务。 （4）关系模型 关系模型给出子系统间的数据流的关系。
软件工程第4章概要设计
通常，通信内聚模块是通过数据流图来定义的。
5.通信内聚(2)
6.功能内聚
一个模块中各个部分都是完成某一具体功能 必不可少的组成部分 或者说该模块中所有部分都是为了完成一项 具体功能而协同工作，紧密联系，不可分割 的 软件结构中应多使用功能内聚类型的模块
内聚类型汇总
5.标记耦合
如果一组模块通过参数表传递信息 这个参数是: 数据结构 字符串 记录 不是简单变量
标记耦合举例 计算水电费
住户情况
计算水费
水费
住户情况
电费
计算电费
“住户情况”是一个数据结构,图中模块都 与此数据结构有关. “计算水费”和“计算电费”本无关,由于 引用了此数据结构产生依赖关系,它们之间 也是标记偶合.
4.2.2 软件结构风格与策略
1.软件结构风格取决于 程序的模块结构表明了程序各个模块的 组织情况，是软件的过程表示 数据的结构表明各个数据之间的关系和 各个数据元素的约束，是软件的信息表 示
2.软件结构的独立性风格
(1).独立性 软件系统中每个模块只涉及软件要求的 具体的子功能, 而和软件系统中其它的 模块的接口是简单的 一个模块和其它模块的独立程度是评价 一个模块设计好坏的重要度量尺度。
例如初始化模块和终止模块。
4.过程内聚
一个模块内部的处理成分是相关的，而且这些处 理必须以特定的次序执行
函数A 函数B 函数C
例如，把流程结构中的循环部分、判定部分、计 算部分分成一个模块，这三个任务组成的模块是 过程内聚模块。
5.通信内聚
如果一个模块内各功能部分都使用了相同的输入数 据，或产生了相同的输出数据，则称之为通信内聚 模块。
第4章人机交互接口技术
3. 1．3 矩阵键盘接口技术
④ 为保证键每闭合一次，CPU只作一次处理， 程序中需等闭合键释放后才对其进行处理。 完成上述任务的程控扫描程序流程图， 如图3-6所示。
微机控制技术
图3—6 程控扫描法程序流程图 微机控制技术
• ORG
0200H
• KEYPRO：ACALL DISUP
•
ACALL KEXAM
图3.4 操作功能键硬件接线
微机控制技术
3．1．2 少量功能键接口技术
分析: ·按键 SB7～SB0 各具一种功能。 ·全开时，对应的各条列线全部为高电平， 使 74LS30 输出 0，反向后为 1，不产生中断。 ·其中某键被按下， IN端T0 变作高电平，申请中断。 ·CPU 响应后， 用查询的方法找出被按下的功能键。 再通过软件查找出功能键服务程序的入口地址。 ·查询的过程决定了键功能的优先权。
•
CPL
A
•
ANL A,0FFH
•
RET
；计算键值 ；存键值 ；转查找功能键入口地址子程序
；延时10ms子程序
；指向C口 ；输出使所有行均为低电平 ；指向A口 ；读入列值数据
• 求功能键地址转移程序 • 图3.7 求功能键地址转移程序的流程图
• ORG • KEYADR： • • • KYARD1： • KEYTBL： • • • • • BUFF
微机控制技术
3．1．2 少量功能键接口技术
设计思路 ·对于具有少量功能键的系统， 多采用相互独立的接口方法， 即每个按键接一根输入线， 各键的工作状态互不影响。 ·采用硬件中断或软件查询方法均可实现其键盘
接口。 采用中断方式接口的硬件电路图，如图3.4所示。
微机控制技术
4 第四章 SDRAM与EMIF的接口(14张)
DQ1 DQ0
NC NC
53 DSP_ED31 51 DSP_ED30 50 DSP_ED29 48 DSP_ED28 47 DSP_ED27 45 DSP_ED26 44 DSP_ED25 42 DSP_ED24 13 DSP_ED23 11 DSP_ED22 10 DSP_ED21 8 DSP_ED20 7 DSP_ED19 5 DSP_ED18 4 DSP_ED17 2 DSP_ED16
Field Name
Formula
PERIOD PERIOD=tRefresh /tCYC
Value From TMS320C6701 Data Sheet
tRefresh=64ms/4096=15.625us
Value Calculated for Field
PERIOD=(15.625us/16.7ns)cycles =0x3A9 cycles
Formula
Value from
Value Calculated
Value
MT48LC4M16A2
Data Sheet
for Field
Recommended
TRC
TRP TRC D
TRC=(tRC/tCYC)1
tRC=66ns(min)
TRP=(tRP/tCYC)-1
TRCD=(tRCD/tCY C)-1
DQ15 DQ14 DQ13 DQ12 DQ11 DQ10 DQ9 DQ8 DQ7 DQ6 DQ5 DQ4 DQ3 DQ2
39 15 16 17 18 19 38 37
DQMH DQML WE# CAS# RAS# CS# CLK CKE
VSSQ VSSQ VSS VSS VSSQ VSSQ VSS
学习VivadoHLS第4章 例程中文版
学习Vivado第4章lab1——接口综合概述接口综合是将RTL接口添加到C设计的过程。
另外还把物理接口添加到RTL设计中，接口综合包括了相关联的I/O 协议，容许数据通过接口传输并自动与内部优化的逻辑同步。
本教程由4实验练习组成涵盖的主要功能和接口综合。
•Lab1: 查看函数的返回和块级协议•Lab2: 理解默认端口的I/O协议，并学会怎么选择I/O协议•Lab3: 查看一下数组端口实现，可以进行分区。
•Lab4: 为设计创建一个优化的实现并添加AXI4接口教程设计描述从xilinx网站下载教程的设计文件，参考信息中获取教程设计。
本教程使用教程目录中的设计文件Vivado_HLS_Tutorial\ Interface_Synthesis。
关于实验•使用前两个实验室在本教程中的示例的设计很简单，这有助于将焦点保持在接口。
•最后两个实验练习使用多通道累加器。
•本教程介绍如何实现采用高层次综合实现I/O端口和协议。
•在实验4中，创建一个在Lab3中使用最优实现的设计接口综合lab1：块级I/O协议概述这个实验解释了什么是块级I/O协议，并控制它们重点：在本教程中的图片和命令假定了教程数据目录Vivado_HLS_Tutorial被解压并放置在c:\vivado_HLS_Tutorial如果教程数据路径解压到不同的位置，或者在linux系统上，调整路径名称指向你选择放置Vivado_HLS_Tutorial目录位置。
步骤1：创建并打开工程1.打开Vivado HLS 命令提示符a.在windows系统中，采用Start>All Programs>Xilinx Design Tools>Vivado2014.2>Vivado HLS>Vivado HLS 2014.2 Command Prompt，如下图b.在linux系统下，打开新的shell,2. 用命令提示符窗口，如图55，把接口综合教程的路径变为lab13. 执行TCL并建立vivado HLS Project,采用的是vivado_hls–f run_hls.tcl如图55所示4. 当vivado HLS 完成，在用户界面里打开工程。
单片机第4章输入输出接口P0～P3
2020/6/6
6
编程如下：
CLR P1.0
；使发光二极管灭
AGA：SETB P1.1；对输入位P1.1写“1”
JB P1.1,LIG ；开关开，转LIG
SETB P1.0
；开关合上，二极管亮
SJMP AGA
LIG: CLR P1.0 ；开关开，二极管灭
SJMP AGA
2020/6/6
7
例：如图5－3所示， P1.0～ P1.3接4个发光二极管LED， P1.4～ P1.7 接4个开关，编程将开关的状态反映到发光二极管上。
DIR: MOV R0,#0
；R0存字形表偏移量
MOV R1,#01
；R1置数码表位选代码
NEXT:MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR ；查字形码表1
MOV P1,A
；送P1口输出
2020/6/6
14
MOV A,R1 MOV P3,A ；输出位选码 ACALL DAY ；延时
INC R0 RL A
P3口（P3.0～P3.7）：P3口同样是内部带上拉电阻的8位准 双向I/O口，P3口除了作为一般的I/O口使用之外，其 还具有特殊功能。
。 2020/6/6
4
P3 口的第二功能
2020/6/6
5
5.2 编程举例
例：设计一电路，监视某开关K，用发光二极管LED 显示开关状态，如果开关合上，LED亮；开关打开， LED熄灭。
2020/6/6
3
5.1 P0～P3端口的功能和内部结构
P0口（P0.0～P0.7）：该端口为8位准双向口，负载能力为 8高LSTTL负载。
P1口（P1.0～P1.7）：8位准双向I/O口，P1口的驱动能力为 4个LSTTL负载。
接口第4章DMA技术
25
2. DMA传送控制信号（续）
MEMR*：存储器读。有效将数据从存储器读出 MEMW*：存储器写。有效将数据写入存储器 IOR*：I/O读。有效将数据从外设读出 IOW*：I/O写。有效将数据写入外设 READY：准备好。DMA传送的S3下降沿检测到为低时， 插入等待状态Sw，直到READY为高才进入第4个时钟 周期S4。 EOP*：过程结束。DMA传送过程结束，输出一个低有 效脉冲。外部输入低脉冲信号，则终结DMA传送。
1、DMAC的初始化 由CPU执行I/O指令对DMAC进行初始化与启动
13
2、DMA数据传送
由DMAC控制总线进行数传。 进入条件：·外设数据准备好，发DMA请求 ·CPU当前机器周期结束，响应DMA DMAC从CPU接管总线的控制权，完成： ·对内存寻址，决定数据传送的内存单元地址； ·对数据传送字进行计数； ·执行数据传送的操作。
18
4.2 可编程DMA控制器8237A
1、 8237A的主要特性 ① 具有4个独立的DMA通道，每个通道都可独 立地进行初始化。 ② 每个通道的DMA请求都可以被允许或禁止。 ③ 每个通道的DMA有不同的优先级，既可以是 固定优先级，也可以是循环优先级。 ④ 每个通道进行一次传送的最大字节数为64K。 ⑤ 提供4种传送方式：单字节传送方式、数据块 传送方式、请求传送方式和级联传送方式。 ⑥多个8237A芯片可以级连，扩展通道数
19
8237A内部逻辑框图
20
2、 8237A的内部结构
1）控制逻辑单元 定时及控制逻辑单元 命令控制单元 优先权控制逻辑 2）缓冲器 3）内部寄存器
21
8237A 的内部寄存器
第4章数据通信接口与链路控制.ppt
数据电路位于DTE―DTE之间，为数据通信提供数 字传输信道。DTE产生的数据信号可能有不同的形式， 但都表现为数字脉冲信号。DCE是DTE与传输信道(或 通信子网)之间的接口设备，其主要作用是信号变换。 当 传 输 信 道 为 模 拟 信 道 时 ， DCE 为 调 制 解 调 器 (Modem)，发送方DCE将DTE送来的数字信号进行调制 (频谱搬移)变成模拟信号送往信道或进行相反的变换。
13 25
8
15 5
7
9
1
14 1
9
1
6
25 芯
15 芯
EIA RS23-2C(D ) X.21
9芯 EIA RS23-2C兼 容
35 芯 V.35
图4.2.1 通信接口机械特性(接插件的几何尺寸和引线排列)
第4章 数据通信接口与链路控制
表4.2.1 接插件规格和应用环境
第4章 数据通信接口与链路控制
第4章 数据通信接口与链路控制
如前所述，计算机通信在不同的发展阶段有其不 同的应用对象，为了说明数据链路控制的作用，在此 再强调一下两个术语：数据电路和数据链路［26］。数 据电路是一条连接通信双方的物理电路段(可以是线传 输媒体，也可以是软传输媒体)，中间不包括任何交换 节点。在进行数据通信时，两台计算机之间的通路往 往是由许多物理电路链接而成的。
第4章 数据通信接口与链路控制
若传输信道采用专线方式，则计算机系统发送的 数字数据通过通信接口，经传输信道到达接收端的 DCE，然后再经过通信接口传送到服务器，反之亦然。 但在计算机与服务器间通信的过程中，仍然需要考虑 如下问题：通信接口的规范性；通信模式的选择；数 据链路的建立；通信双方的协调，收、发数据缓冲， 速率适配和串并转换等；差错控制，检测与恢复在通 信与传输过程中出现差错的数据；传输代码的确定等。
第4章 A_D、D_A接口技术2015
4-16
DMU
采用中断方式巡回检测，采集IN0IN7中数据， 各通道数据依次存放在60H开始的内存。
unsigned char xdata *adc_port; extint1() interrupt 2 unsigned char data *adc_result; main() ｛ /*INT1中断函数*/ { *adc_result=*adc_port; 采集结果存放在数组 adc_port=0x7ff8; //IN0通道 /*读取A/D结果;*/ adc_result[]中 adc_result=0x60; //内存首地址 if（adc_port==0x7fff) //IN7 EX1=1; { adc_port=0x7ff8; //IN0 IT1=1; 采集结果范围是什么？ adc_result=0x60; EA=1; 量纲变换如何处理？ } *adc_port=0; /** 启动转换 **/ else{ adc_port++; adc_result++; } while(1) { ; } /* 切换通道*/ } *adc_port=0; /** 启动转换 **/ ｝
注：将书上图8.6 图8.7 图8.8中运放的反相输入端接Iout1.
单片机及接口技术
4-22
DMU
DAC0832与CPU的接口----三种工作方式
工作方式：直通方式，单缓冲方式，双缓冲方式。
（1）直通工作方式
/CS、/WR1、/WR2和/XFER直接接地，ILE接高电平。 芯片处于直通状态--只要DI0DI7上有数据，立刻进行D/A转换 不需要指令----不能与单片机的数据总线相连接，故很少使用。 （2）单缓冲工作方式
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第四章 接口设计概述系统接口设计的基本概念 机电一体化系统常用总线 人机接口和机电接口设计123本章导读随着电子技术的迅速发展，内部系统和外围设备也在不断发展和复杂化，使接口技术也成为了现代工业中一门关键的技术，目前，不仅出现了可以执行不同的接口功能的接口芯片，另外，一些接口芯片还自带处理器，可执行接口内部的固化程序，形成智能接口，这些技术使机电一体化系统更加安全和高效。
接口的基本概念机电一体化系统通常都由许多要素和子系统构成，为了确保各个要素与系统之间能够顺利的进行信息，物质能量的传输和转换，在它们之间必须具备有一定的联系条件，这些联系条件都统称为接口。
接口设计的任务及主要类型在机电一体化系统中，在外设与系统之间，常常会出现信号不能匹配的问题，这些问题都需要用接口来解决。
例如：（1）信号电平（2）数据传输（3）信号类型（4）数据格式传 感 器 信息 采集 接口 人机对话设备 机 械 分 系 统人 机 接 口 控 制 微 机 执 行 元 件 控制 输出接口机电接口 图4-1 人机接口与机电接口⏹ 接口设计的基本原则及要求机电一体化系统中的接口通常是由接口电路与之配套的驱动程序组成，就是我们通常说的硬件设计和软件设计。
接口电路是接口的骨架，用来实现在被传输的数据、信息在电气上、时间上的匹配；接口程序是接口的中枢，完成接口数据的输入输出，传送可编程接口器件的方式设定、中断设定等控制信息。
4.1 接口设计概述⏹ 接口设计需要满足信息传输和转换的要求●信息采集（信号输入）●驱动控制（信号输出）●变送单元4.2 常用总线⏹ 任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CP U直接连接，连线将会错综复杂，甚至难以实现。
⏹ 为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。
⏹ 微机系统中总线的分类：内部总线：是微机内部外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互联；系统总线：是微机中各个功能部件之间相互联结的总线，也叫板级总线；外部总线：是计算机系统之间互联的通信总线。
⏹ 微机系统中总线总线的主要功能是传送数据；总线的数据传送能力可以用以下3个主要指标来衡量：（1）总线宽度：指总线能同时传送的数据位数。
（2）总线频率：总线每秒钟传输的数据次数。
（3）总线带宽：指单位时间内总线上可传送的数据量；总线宽度越宽，频率越高，带宽就越大。
总线带宽=总线位宽/8×总线工作频率（B/s）4.2 常用总线⏹ ISA总线ISA（ind ustr ia l standard architecture）总线标准是IB M 公司1984年为推出P C/AT机而建立的系统总线标准，所以也叫AT总线。
它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。
ISA总线采用独立于CP U的总线时钟，因此CPU可采用比总线频率更高的时钟，有利于C P U性能的提高。
但ISA总线没有支持总线仲裁的硬件逻辑，因此不支持多台主设备系统，且IS A上的所有数据的传送必须通过C P U或D M A接口来管理，因此使CPU花费了大量时间来控制与外部设备交换数据。
ISA总线时钟频率为8M H z，最大传输率为16M B/s。
4.2 常用总线 ISA总线插槽：（黑色）⏹ ISA总线ISA总线扩展槽的62根信号线分为五类：地址线、数据线、控制线、状态线、辅助线和电源线。
AENA0～A19ALEIOR * IOW *地址线/数据线 D0～D7MEMR *MEMW *T/C DMA控制信号状态线ISA总线I/O-CHRDYIRQ2～IRQ7DRQ1～DRQ3 OSCCLKVCC GND 辅助线电源线DACK0～DACK3 *RESET DRV⏹ EISA总线EISA(Extended I n d ustr ia l StandardArchitecture)总线是一种在IS A基础上扩充开放的总线标准，它与ISA完全兼容，它从C P U中分离出了总线控制权，是一种智能化的总线，能支持多总线主控和突发方式的传输。
EISA总线的时钟频率为8M H z，最大传输率可达33M B/s，数据总线为32 位，地址总线为32位，扩充D M A访问。
⏹ VESA 总线VES A（video electronics standard associat i o n）总线是 1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种基于80486C P U的32位局部总线，简称为VL(VES A local bus)总线。
所谓局部总线是指在系统外，为两个以上模块提供的高速传输信息通道。
VL-Bus是由CP U总线演化而来的，采用CPU的时钟，频率达33M H z、数据线为32位，配有局部控制器。
通过局部控制的判断，将高速I/O直接挂在CP U的总线上，实现CP U与高速外设之间的高速数据交换。
VESA 总线CPU Cache RAMVESA 总线高速设备 RAM传统总线控制器传统总线（ISA 、EISA 、MCA 、...）设备 ... 设备VESA 总线系统结构⏹ PCI总线PCI(peripheral co m p o nent interco n nect)总线是当前最流行的总线之一。
与CP U时钟频率无关，自身采用33M H z的时钟频率，定义了32位数据总线，且可扩展为64位，数据传输率达132～246M B/s。
PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小，其功能比VES A、ISA有极大的改善，支持突发读写操作，最大传输速率为132M B/s，可同时支持多组外围设备。
PCI控制器有多级缓冲，可把一批数据快速写入缓冲器中。
在这些数据不断写入PCI设备过程中；C P U可以执行其他操作，即P CI总线上的外设与C P U可以并行工作。
⏹ PCI总线的主要特点●运行速度快，可扩展性好；●兼容性好，稳定可靠；●使用方便，自动配置；●规范标准严格；●价格低、高效益。
PCI总线的结构CPU Cache RAMCPU总线PCI控制器PCI总线传统总线控制器PCI设备PCI设备 ... PCI设备传统总线（ISA、EISA、MCA、...）设备... 设备⏹ PCI ExpressPCI Express采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起P CI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到P CI所不能提供的高带宽。
PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。
较短的P CI Express卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。
⏹ PCI ExpressPCI Express接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。
用于取代A G P接口的PCI Express接口位宽为X16，将能够提供5G B/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提4G B/s左右的实际带宽，远远超过AG P 8X 的2.1G B/s的带宽。
PCI ExpressPCI Express插槽（黄色和绿色）⏹ A G P标准随着20世纪90年代Pent ium系列微处理器的出现，要求的总线频率都在66M H z或者66M H z以上，由于PCI总线的频率只有33M H z，这样就成了超高速系统的一个传送瓶颈，为了解决这个问题，而推出了A G P（Accelerated Graphics Port）标准。
通过在主内存与显示卡之间提供一条直接的通道，使3D图形数据越过P CI总线直接进入显示子系统。
⏹ ST D总线ISA、VES A、P C I总线都是一种局部总线，不支持多CP U并行处理，不存在多C P U资源共享；ST D总线是美国P R O-L O G公司1978年推出的一种工业控制微型机的标准系统总线，可以在一个计算机机箱内共存多块CP U，互不相干又相互支持、功能强大的系统总线。
ST D总线采用小板结构，高度模块化，是一种以小尺寸插板结合LSI技术建立的一种以功能模块的方法来进行面向控制的系统总线。
ST D被国际标准化会议定名为IEEE961。
4.3 人机接口⏹ 人机接口是检测与仪器系统不可缺少的重要组成部分，它是操作者与机电一体化系统之间进行信息交换的接口。
⏹ 按照信息的传递方向，可以分为两大类：输入接口和输出接口。
4.3 人机接口⏹ 人机接口设计中应考虑的因素：●不同的机电一体化产品有其自身的特点功能，对接口有不同的要求，要根据具体情况而定；●微机与接口设备的速度匹配问题；●软硬件相结合，二者缺一不可；●尽量利用计算机系统成熟的人机接口；●要逐渐实现智能化；●在满足系统功能的基础上，设计时以小型、廉价为原则，提高整个机电一体化系统的性价比。
4.3 人机接口⏹ 输入接口在机电一体化系统中，常见的输入设备有控制开关，按键，键盘等，它们共同的特点就是在CPU允许输入接口进行数据输入的时候，将外设的数据传送到数据总线上。
简单开关输入接口设计输入波形R:上拉电阻输入口OFF:高电平ON: 低电平简单开关输入接口设计无抖动开关：OFF开关：ON 高电平低电平时间有抖动开关：OFF开关：ON发生抖动的时间10ms以下⏹ 简单开关输入接口设计硬件去抖开关：OFF 开关：ONR积分后 的输出S W史密斯 触发器C史密斯触发 器的输出积分电路（a ）硬件去抖电路 （b ）信号波形⏹ 简单开关输入接口设计软件去抖通过程序对输入的开关信号进行处理．也能够去除因开关抖动引起的读取错误，这种方法称为软件去抖。
软件去抖办法是在检测到开关状态后，延时一段时间再进行检测，若两次检测到的开关状态相同则认为有效，否则按键抖动处理。
延时时间应大于抖动时间。
⏹ 键盘输入接口设计（1）键码识别键码识别就是判断闭合键的代码，通常有两种方法：●通过硬件电路来识别——称为编码键盘；●通过软件方法来识别——称为非编码键盘。
（2）消除按键抖动⏹ 键盘输入接口设计非编码键盘按键识别：● 确定是否有键按下；● 确定按键的行列位置；VcPC5PC4PC3PC2PC1PC054● 确定是否有多个键同时按下。
32181550 1 2 3 4PB4PB3PB2PB1PB04.3 人机接口⏹ 输出接口从计算机输出的数据，要经过输出口传输给输出设备，输出接口是操作者对机电一体化系统进行检测和控制的接口，通过输出接口，系统向操作者显示自身的运行状态，参数和运行结果等，并进行故障报警。
机电一体化系统中常见的输出接口有LE D数码管、LC D显示器、打印机等。